高　艷

（天津陳塘熱電有限公司天津300221）

通訊監(jiān)控方式的ECMS在燃?xì)怆姀S(chǎng)中的研究與應(yīng)用

高艷

（天津陳塘熱電有限公司天津300221）

本文介紹了“二拖一”燃?xì)?蒸氣聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中發(fā)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)（ECMS）的技術(shù)原理及結(jié)構(gòu)，通過(guò)成功應(yīng)用通訊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)電氣設(shè)備及電氣自動(dòng)裝置的測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、監(jiān)視、故障分析、二次設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理等功能，節(jié)約了空間，減少了工程投資，降低了后期維護(hù)費(fèi)用，提高了發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化管理水平。

ECMS（發(fā)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)）；通訊方式；監(jiān)控

發(fā)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)(ECMS)是近年來(lái)隨著網(wǎng)絡(luò)通信和軟件技術(shù)的發(fā)展而演變而來(lái)的一個(gè)新的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，相對(duì)于DCS而言，它側(cè)重于電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的監(jiān)控；相對(duì)于NCS而言，它側(cè)重于電廠(chǎng)內(nèi)部廠(chǎng)用電的監(jiān)控。

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用,以及電氣系統(tǒng)的各種智能前端設(shè)備的成熟發(fā)展，火力發(fā)電廠(chǎng)已普遍采用了基于通訊方式的電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)。但目前燃?xì)怆姀S(chǎng)的電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)(ECMS)，只是實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的監(jiān)視功能，在對(duì)設(shè)備的控制應(yīng)用上還很少見(jiàn)。

天津陳塘莊熱電廠(chǎng)煤改氣搬遷工程建設(shè)兩套由三菱M701F4型燃機(jī)組成的900MW級(jí)“二拖一”燃?xì)?蒸氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供熱機(jī)組，電氣設(shè)備的監(jiān)控采用ECMS，并成功應(yīng)用了其強(qiáng)大的通訊控制技術(shù)。以通訊方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、饋線(xiàn)等電氣設(shè)備及電氣自動(dòng)裝置（智能設(shè)備）的測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、監(jiān)視、故障分析、二次設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理等功能。

1　ECMS組網(wǎng)形式

本工程每套機(jī)組包括2臺(tái)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)和1臺(tái)蒸氣輪發(fā)電機(jī)，全廠(chǎng)6臺(tái)發(fā)電機(jī)：#1、#2、#4、#5機(jī)為燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)，#3、#6機(jī)為蒸氣輪發(fā)電機(jī)。

高低壓廠(chǎng)用電源等電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理在ECMS實(shí)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)－變壓器組、電動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)管理信息進(jìn)入ECMS。電動(dòng)機(jī)的控制仍由機(jī)組DCS實(shí)現(xiàn)。在集控室設(shè)置ECMS操作員站，ECMS不與機(jī)組DCS通信。共設(shè)3個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)：#1監(jiān)控系統(tǒng)，#2監(jiān)控系統(tǒng)和公用監(jiān)控系統(tǒng)。#1監(jiān)控系統(tǒng)包括#1～#3機(jī)、#1～#2爐設(shè)備和公用電氣系統(tǒng)。#2監(jiān)控系統(tǒng)包括#4～#6機(jī)和#4～#5爐設(shè)備和公用電氣系統(tǒng)。每個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)（不包括公用監(jiān)控系統(tǒng)）設(shè)置2臺(tái)電氣操作員站、1臺(tái)工程師站、2臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、1臺(tái)通訊網(wǎng)關(guān)。公用監(jiān)控系統(tǒng)的交換機(jī)跨接在兩個(gè)系統(tǒng)的站控層。

采用雙網(wǎng)、雙冗余配置，按照機(jī)組、公用系統(tǒng)分別組網(wǎng)；雙網(wǎng)經(jīng)過(guò)不同敷設(shè)路徑，提高可靠性。

2　ECMS結(jié)構(gòu)

ECMS采用了先進(jìn)的分層分布式結(jié)構(gòu)，分為站控層、通信管理層、間隔層三層，形成三層設(shè)備兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

站控層：站控層是整個(gè)ECMS的控制管理中心，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、顯示、處理、監(jiān)視等功能，實(shí)現(xiàn)站控層的邏輯閉鎖，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制功能。站控層設(shè)備包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、工程師站、操作員站、通信網(wǎng)關(guān)等，每類(lèi)功能的設(shè)備均采用冗余配置（主備關(guān)系）。

通信管理層：通信管理層是整個(gè)ECMS系統(tǒng)的核心，完成站控層和間隔層數(shù)據(jù)信息的上傳下發(fā)，在通信管理層可實(shí)現(xiàn)邏輯閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)用電電氣部分的控制功能。通信管理層由多個(gè)通信管理單元組成，對(duì)上用以太網(wǎng)與站控層相連，對(duì)下以RS-485的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與間隔層設(shè)備相連。

間隔層：間隔層由保護(hù)測(cè)控裝置和自動(dòng)裝置構(gòu)成，包含廠(chǎng)用中壓保護(hù)測(cè)控裝置（6kV）；廠(chǎng)用低壓保護(hù)測(cè)控裝置（380V）；發(fā)變組、高備變保護(hù)；勵(lì)磁、快切、UPS、直流等智能設(shè)備。

圖1　ECMS分層分布式結(jié)構(gòu)

3　采用通訊監(jiān)控方式的ECMS配置方案

3.1應(yīng)用RS-485現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)怆姀S(chǎng)內(nèi)電源饋線(xiàn)（6kV/380V）、柴油發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備的控制。

3.2采用ECMS與DCS不通信的方式，在集控室設(shè)立獨(dú)立的ECMS操作員站，專(zhuān)業(yè)功能劃分清晰。

3.3通訊管理機(jī)靠近配電段就地放置，縮短了RS-485通訊線(xiàn)的敷設(shè)距離，可以有效提高通訊速率和抗干擾能力，滿(mǎn)足信息上傳的實(shí)時(shí)性和完整性要求。

3.4各配電段均配置一面通訊管理機(jī)柜，且380V系統(tǒng)采用電源與電動(dòng)機(jī)分別配置兩組通訊管理單元的方案，降低了單臺(tái)通訊管理單元的負(fù)載，提高了通訊速率。

3.5采用A/B雙網(wǎng)配置，雙網(wǎng)經(jīng)過(guò)不同敷設(shè)路徑，提高通訊可靠性。

3.6ECMS配置了一臺(tái)專(zhuān)用SIS網(wǎng)關(guān)機(jī)，用于為SIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.7柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線(xiàn)間隔配置了iPACS-5773測(cè)控裝置，通過(guò)通訊方式與ECMS系統(tǒng)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了柴油發(fā)電機(jī)遙控、遙測(cè)、遙信功能。

3.8通過(guò)更改ECMS后臺(tái)電腦軟件，使公用系統(tǒng)具備獨(dú)立操作權(quán)限，實(shí)現(xiàn)了#1、#2監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)備操作權(quán)限互鎖。

3.9將ECMS系統(tǒng)6kV變壓器高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)制作在同一個(gè)系統(tǒng)畫(huà)面中，方便運(yùn)行人員操作，避免因切換畫(huà)面，導(dǎo)致的誤操作。

3.10ECMS系統(tǒng)報(bào)警、跳閘畫(huà)面，采用二級(jí)畫(huà)面設(shè)計(jì)，出現(xiàn)保護(hù)報(bào)警/跳閘時(shí)，點(diǎn)亮報(bào)警/跳閘總光字牌，點(diǎn)擊相應(yīng)總光字牌進(jìn)入二級(jí)畫(huà)面，查看相應(yīng)的報(bào)警信息或保護(hù)動(dòng)作信息。

4　ECMS采用通訊監(jiān)控方式的優(yōu)勢(shì)

4.1數(shù)據(jù)交換由電氣信號(hào)變?yōu)橛?jì)算機(jī)通信方式，抗干擾能力強(qiáng)，節(jié)省了從配電裝置到DCS I/O柜的大量電纜及DCS硬件設(shè)備，敷設(shè)工作量及安裝工程費(fèi)用相應(yīng)降低，系統(tǒng)性?xún)r(jià)比高。

4.2簡(jiǎn)化了二次設(shè)備接線(xiàn)，系統(tǒng)清晰，方便運(yùn)行和檢修。

4.3改變了以往只有少數(shù)電氣量進(jìn)入DCS的狀況，豐富了上傳數(shù)據(jù)量，真正實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化，提高了運(yùn)行和管理水平，為減員增效創(chuàng)造了條件。

4.4在DCS未投運(yùn)或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)修改ECMS系統(tǒng)操作權(quán)限，作為備用操作手段，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，增加了廠(chǎng)用電源系統(tǒng)及部分電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備控制的靈活性。

5　推廣應(yīng)用情況及前景

總線(xiàn)技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，在現(xiàn)階段已成為一種共識(shí)。近年所有新建電廠(chǎng)在電氣控制系統(tǒng)中都應(yīng)用了不同程度、不同形式的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。早期的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)由于通訊技術(shù)發(fā)展的滯后，在通訊速度上無(wú)法滿(mǎn)足電氣設(shè)備對(duì)速度的要求。所以只應(yīng)用其監(jiān)測(cè)功能，而對(duì)涉及到控制的部分，則還采用硬接線(xiàn)的方式。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，如工業(yè)以太網(wǎng)、CAN、Profibus-DP等新的通訊技術(shù)的大量發(fā)展成熟，電氣設(shè)備控制向?qū)崿F(xiàn)“通訊控制”又取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

基于通訊方式的ECMS具有較高的可靠性、實(shí)用性和優(yōu)異性，能夠大幅降低工程投資，在本工程的成功應(yīng)用，為其在電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用推廣提供了廣闊的前景。

6　經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益情況

ECMS通訊監(jiān)控方式的應(yīng)用，可以做到化“千萬(wàn)根電纜為一根通訊線(xiàn)”，簡(jiǎn)化了二次接線(xiàn)，系統(tǒng)清晰，方便運(yùn)行和檢修。對(duì)于按點(diǎn)收費(fèi)的DCS來(lái)說(shuō)，可以節(jié)省大量的測(cè)點(diǎn)收費(fèi)。而二次電纜的減少，則可以節(jié)約空間、減少施工量、減少投資、減輕維護(hù)量。數(shù)據(jù)交換由硬接線(xiàn)信號(hào)變?yōu)橛?jì)算機(jī)通訊方式，數(shù)據(jù)量增大，為電氣運(yùn)行人員提供了更多的設(shè)備詳細(xì)參數(shù)，使電氣與DCS的控制水平相一致，適應(yīng)技術(shù)發(fā)展。電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)可先于DCS安裝調(diào)試完畢，在工程建設(shè)中廠(chǎng)用電受電時(shí)發(fā)揮重要作用，正常運(yùn)行時(shí)也可作為DCS的后備操作手段，豐富了電氣監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)量，增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行的安全性，節(jié)省了工程建設(shè)投資，對(duì)提高運(yùn)行和管理水平具有重大意義。

[1]天津陳塘莊熱電廠(chǎng)煤改氣搬遷工程ECMS初設(shè)文件.

[2]DCAP4000系統(tǒng)用戶(hù)手冊(cè).

[3]ECM-5908通信裝置技術(shù)和使用說(shuō)明書(shū).

高艷（1982—），女，天津，本科，工程師，從事工作：電氣二次繼電保護(hù)。